JP6085428B2 - Static mixers and mixing elements for static mixers - Google Patents
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Description
本発明は、管状のミキサ・ハウジング内に設置するための設置体を含む、プラスチックのスタティック・ミキサに関する。この設置体は、混合空間内に広がることができるように、設置体内へ流入する流体の方向に整合された長手方向の軸線を有する。混合空間は、この長手方向の軸線に垂直な平面内に断面流れ領域を有し、これは本質的に管状のミキサ・ハウジングの断面流れ領域に対応する。設置体は、流体の流れを長手方向の軸線からそれる方向に分ける及び/又は偏向するための壁要素を含む。 The present invention relates to a plastic static mixer including an installation body for installation in a tubular mixer housing. The installation body has a longitudinal axis that is aligned with the direction of the fluid flowing into the installation body so that it can extend into the mixing space. The mixing space has a cross-sectional flow region in a plane perpendicular to this longitudinal axis, which corresponds to the cross-sectional flow region of the essentially tubular mixer housing. The installation body includes a wall element for separating and / or deflecting the fluid flow away from the longitudinal axis.
そのようなスタティック・ミキサは、例えばEP1426099B1によって知られている。このスタティック・ミキサでは、まず材料を分け、次いで広げ、移動させる3つの部分からなる混合プロセスにおいて、2つの成分が、複数の同じタイプの混合要素によって互いに混合される。この混合プロセスは、成分の物理的特性に応じて複数回実施しなければならない。このため、スタティック・ミキサは、互いに前後して配置された同じ構造の複数の設置体を含む。これらのミキサは特に、少量の、すなわち数ミリリットルから約1,000ミリリットルの成分を混合するために用いられる。したがって、これらのミキサは、直径16mm未満、長さ50mm超の混合空間を有する。このため、このミキサの壁要素の壁厚は、1mm未満、またしばしば0.5mm未満である。 Such a static mixer is known, for example, from EP14260999B1. In this static mixer, the two components are mixed together by a plurality of the same type of mixing elements in a three-part mixing process that first separates the material and then spreads and moves it. This mixing process must be performed multiple times depending on the physical properties of the components. For this reason, a static mixer contains the some installation body of the same structure arrange | positioned back and forth with respect to each other. These mixers are particularly used to mix small amounts of ingredients, ie from a few milliliters to about 1,000 milliliters. These mixers therefore have a mixing space with a diameter of less than 16 mm and a length of more than 50 mm. For this reason, the wall thickness of the wall elements of this mixer is less than 1 mm and often less than 0.5 mm.
EP1426099B1によるプラスチックのそうしたスタティック・ミキサは、射出成形プロセスで製造されることが好ましい。この特許の図1に示されるように、射出成形プロセスを用いて長さ30mm、壁厚3mm未満のミキサを製造することは、射出成形用工具の射出点から反対側に配設されるミキサの端部までの流路によって、あまりにも高い内部工具圧力が必要になるため、以前は不可能であった。そうした小さい壁厚を有するスタティック・ミキサを射出成形プロセスで経済的に製造することを可能にするために、各設置体が、棒状要素を介して、隣接する設置体に接続される。壁要素及び偏向要素の配置についてEP1426099B1の図15又は図17による実施例に対応する、EP2181827A1の図4による2つの設置体の配置として示されるものなどのこうした棒状要素によって、射出成形用工具内の溶融ポリマーが、ある設置体から隣接する設置体へ移動し、1000バール未満の内部工具圧力を維持することが可能になり、その結果、射出成形工具の破損を防止することができる。EP1426099B2との主な違いとしては、EP2181827A1の棒状要素が、ある設置体を、隣接する設置体に接続するためにのみ働くことである。それに対して、EP1426099B1の図15による棒状要素は、複数の設置体にわたって延びることができる。棒状要素は混合空間内に場所を取るので、可能である場合、又はこれまでの教示に従って単に設置体のいくつか(EP1426099B1の図15によれば、最大5つの設置体)を互いに接続するように設計される場合には回避されていた。EP2181827による方法によれば、それぞれが単に2つの隣接する設置体を互いに接続する棒状要素を提供することが可能になっただけであった。しかしながら、この進展において、設置体で構成された混合要素の安定性も影響を受けることが不利であることが分かっている。特に粘性材料の分配では、混合要素が壊れる可能性があることが見出されている。 Such a static mixer of plastic according to EP14260999B1 is preferably produced by an injection molding process. As shown in FIG. 1 of this patent, using an injection molding process to produce a mixer with a length of less than 30 mm and a wall thickness of less than 3 mm, the mixer disposed on the opposite side from the injection point of the injection molding tool Previously this was not possible because the flow to the end required too high internal tool pressure. In order to make it possible to economically manufacture static mixers with such a small wall thickness in an injection molding process, each installation body is connected to an adjacent installation body via bar-like elements. Such bar-like elements, such as those shown as arrangements of two installations according to FIG. 4 of EP2181827A1, corresponding to the embodiment according to FIG. 15 or FIG. The molten polymer can be moved from one installation body to an adjacent installation body to maintain an internal tool pressure of less than 1000 bar and, as a result, damage to the injection molding tool can be prevented. The main difference from EP1426099B2 is that the rod-like element of EP2181827A1 works only to connect one installation body to an adjacent installation body. On the other hand, the bar-like element according to FIG. 15 of EP14260999B1 can extend over a plurality of installation bodies. Since the rod-shaped elements take up space in the mixing space, if possible, or simply connect several of the installation bodies (up to 5 installation bodies according to FIG. 15 of EP14260999B1) to each other, if possible When designed, it was avoided. According to the method according to EP2181827, it was only possible to provide rod-like elements each connecting two adjacent installation bodies to each other. However, it has been found that this development is disadvantageous in that the stability of the mixing element constituted by the installation body is also affected. It has been found that mixing elements can break, particularly in the distribution of viscous materials.
本発明の目的は、同じ構造を用いて前述の解決策に関連する圧力損失が同時に低減される、より安定した混合要素を提供することである。 The object of the present invention is to provide a more stable mixing element in which the pressure loss associated with the above solution is simultaneously reduced using the same structure.
本発明の目的は、複数の設置体が共通の棒状要素を介して互いに接続された混合要素によって達成される。棒状要素の提供によって、混合要素はより剛性になり、すなわち破壊に対する耐性が高められる。しかしこれまでの経験により、棒状要素の提供によって圧力損失が高まると言われていたため、この解決策はこれまで技術界では支持されていなかった。この仮定は、螺旋状ミキサについて、EP1426099B1による混合要素と比較して確認された。フィラー材料を分配するために必要な力が、フィラー材料Aに対して螺旋状ミキサの場合に測定され、実験ではこの力が472Nであった。同じフィラー材料に対して、EP1426099B1による混合要素の場合には540Nの力が測定され、したがってこの混合要素に関して設置されたものが混合空間のより高い割合を占めるため、予想されたように力が高くなっている。したがって予想されるように、EP1426099B1による混合要素の圧力損失は大きくなる。 The object of the invention is achieved by a mixing element in which a plurality of installation bodies are connected to one another via a common bar-like element. By providing a rod-like element, the mixing element becomes more rigid, i.e., more resistant to breakage. However, this solution has not been supported by the technical community so far, as it has been said that the provision of rod-like elements increases the pressure loss. This assumption was confirmed for the spiral mixer compared to the mixing element according to EP14260999B1. The force required to dispense the filler material was measured for the filler material A in the case of a spiral mixer and this force was 472 N in the experiment. For the same filler material, a force of 540 N is measured in the case of the mixing element according to EP14260999B1, so that the installed force for this mixing element occupies a higher proportion of the mixing space, so that the force is as high as expected. It has become. Therefore, as expected, the pressure loss of the mixing element according to EP14260999B1 is large.
すべての設置体を互いに接続する棒状要素が提供される場合には混合要素の安定性がさらに高まるが、混合要素によって混合空間のさらに高い割合が占められるため圧力損失も高まり、したがってフィラー材料を分配するための力が大きくなると予想することができる。しかし驚くべきことに、実験では493Nの力がもたらされた。この値は、螺旋状ミキサに対する値と、EP1426099B1による混合要素に対する値との間である。 If a rod-like element is provided that connects all the installations to each other, the stability of the mixing element is further increased, but the mixing element occupies a higher proportion of the mixing space, so that the pressure loss is also increased and therefore the filler material is distributed. It can be expected that the power to do will increase. Surprisingly, however, the experiment resulted in a power of 493N. This value is between the value for the spiral mixer and the value for the mixing element according to EP14260999B1.
この実験は、フィラー材料Bに対して繰り返された。フィラー材料Bの使用に対して、螺旋状ミキサの場合、力は410Nであり、EP1426099B1による混合要素の場合には461N、本発明による混合要素の場合には443Nであった。 This experiment was repeated for filler material B. For the use of filler material B, in the case of the spiral mixer, the force was 410 N, 461 N for the mixing element according to EP1426099B1 and 443 N for the mixing element according to the invention.
フィラー材料Aは、商品名Voco registrado X−traという商品名で販売され、フィラー材料Bは、Kettenbach Monoprenという商品名で販売されている。 The filler material A is sold under the trade name Voco registrado X-tra, and the filler material B is sold under the trade name Kettenbach Monopren.
実験の結果は、使用するフィラー材料に関係なく驚くべき効果が得られ、したがってその効果は混合要素の構造に固有であることを示している。 The experimental results show that a surprising effect is obtained regardless of the filler material used, and therefore that effect is inherent to the structure of the mixing element.
実験では、本発明による混合要素の場合、同じミキサの長さを有する従来技術に対して混合物の均質性が改善されることも見出された。特に、圧力損失が小さくなるため、ミキサを長くすることができる。フィラー材料を押して混合要素を通すために、手で加えることができる最大の力は限られている。このことから、同じ構造長の場合、圧力損失が低減された混合要素は扱いがより簡単であることになる。さらに、本発明による混合要素は、圧力損失がより大きい設置体を有する従来技術による混合要素に対しして延長することができる。これは、混合要素が、例えばEP2181827A1によって既に知られている混合要素より多くの設置体を含むことが可能であり、したがって混合の質を改善することが可能であることを意味する。 Experiments have also found that the mixing elements according to the invention improve the homogeneity of the mixture over the prior art having the same mixer length. In particular, since the pressure loss is reduced, the mixer can be lengthened. The maximum force that can be applied by hand to push the filler material through the mixing element is limited. From this, for the same structure length, the mixing element with reduced pressure loss is easier to handle. Furthermore, the mixing element according to the invention can be extended over prior art mixing elements having installation bodies with higher pressure losses. This means that the mixing element can contain more installation bodies than the mixing element already known, for example from EP2181827A1, and thus it is possible to improve the quality of the mixing.
混合要素は、管状のミキサ・ハウジング内に設置するためのスタティック・ミキサ用に設けられる。混合要素は長手方向の軸線を有し、複数の設置体が長手方向の軸線に沿って並んで配置され、第1の設置体は、長手方向の軸線の方向に延びる第1の壁要素を有する。壁要素は、第1の側壁と、第1の側壁の反対側に配置された第2の側壁とを有する。第1の壁要素に隣接して偏向要素が配置され、偏向要素は、壁要素に対して横方向に延びる偏向面を壁要素の両側に有し、第1の開口部が、壁要素の第1の側壁に面する側で偏向面に設けられる。 The mixing element is provided for a static mixer for installation in a tubular mixer housing. The mixing element has a longitudinal axis, a plurality of installation bodies are arranged along the longitudinal axis, and the first installation body has a first wall element extending in the direction of the longitudinal axis. . The wall element has a first side wall and a second side wall disposed on the opposite side of the first side wall. A deflection element is disposed adjacent to the first wall element, the deflection element having a deflection surface extending laterally with respect to the wall element on both sides of the wall element, the first opening being the first of the wall element. 1 is provided on the deflection surface on the side facing the side wall.
第1の開口部に隣接して第2の壁要素及び第3の壁要素が配置され、これら第2の壁要素及び第3の壁要素は、長手方向の軸線の方向に延び、またそれぞれが、実質的に長手方向の軸線の方向に延びる1つの内壁及び1つの外壁を有する。内壁及び外壁のそれぞれが、第1の壁要素の第1の側壁又は第2の側壁に対して20°から160°の間の角度を含む。第1の開口部は、第2の壁要素及び第3の壁要素の内壁の間に配置され、第2の開口部が、第2の壁要素又は第3の壁要素の外壁の1つの外側に配置され、第2の開口部は、第1の壁要素の第2の側壁に面する側で偏向面に設けられる。 A second wall element and a third wall element are arranged adjacent to the first opening, the second wall element and the third wall element extending in the direction of the longitudinal axis, and each , Having one inner wall and one outer wall extending substantially in the direction of the longitudinal axis. Each of the inner wall and the outer wall includes an angle between 20 ° and 160 ° with respect to the first side wall or the second side wall of the first wall element. The first opening is disposed between the inner wall of the second wall element and the third wall element, and the second opening is outside one of the outer walls of the second wall element or the third wall element. The second opening is provided in the deflection surface on the side facing the second side wall of the first wall element.
第2の壁要素及び第3の壁要素はしたがって、長手方向の軸線の方向において第1の開口部に隣接して第1の壁要素の反対側に配置され、第2の壁要素及び第3の壁要素は、第1の開口部から始まり長手方向の軸線の方向に延びる通路の境界を定める。第2の開口部が、壁要素の第2の側壁に面する側で偏向面に設けられ、第2の壁要素又は第3の壁要素は、第2の開口部に隣接する。さらに、第2の設置体の第1の壁要素は、第2の壁要素及び第3の壁要素に隣接する。5つより多い設置体が、共通の棒状要素を介して互いに接続される。 The second wall element and the third wall element are therefore arranged on the opposite side of the first wall element adjacent to the first opening in the direction of the longitudinal axis, the second wall element and the third wall element. The wall element delimits the passage starting from the first opening and extending in the direction of the longitudinal axis. A second opening is provided in the deflection surface on the side facing the second side wall of the wall element, the second wall element or the third wall element being adjacent to the second opening. Furthermore, the first wall element of the second installation body is adjacent to the second wall element and the third wall element. More than five installation bodies are connected to each other via a common bar-like element.
第2の設置体も特に、長手方向の軸線の方向に延びる第1の壁要素を有することができ、この第1の壁要素は、第1の側壁と、第1の側壁の反対側に配置された第2の側壁とを有する。第1の壁要素に隣接して偏向要素を配置することができ、偏向要素は、壁要素に対して横方向に延びる偏向面を壁要素の両側に有することができ、第1の開口部を、壁要素の第1の側壁に面する側で偏向面に設けることができる。 The second installation body can in particular also have a first wall element extending in the direction of the longitudinal axis, the first wall element being arranged on the opposite side of the first side wall and the first side wall. Second sidewalls. A deflection element can be arranged adjacent to the first wall element, the deflection element can have deflection surfaces on both sides of the wall element extending transversely to the wall element, and the first opening The deflecting surface can be provided on the side of the wall element facing the first side wall.
第1の開口部に隣接して第2の壁要素及び第3の壁要素を配置することができ、第2の壁要素及び第3の壁要素は、長手方向の軸線の方向に延び、またそれぞれが、実質的に長手方向の軸線の方向に延びる1つの内壁及び1つの外壁を有する。内壁及び外壁のそれぞれが、第1の壁要素の第1の側壁又は第2の側壁に対して20°から160°の間の角度を含むことができる。第1の開口部は、第2の壁要素及び第3の壁要素の内壁の間に配置することができ、第2の開口部は、第2の壁要素又は第3の壁要素の外壁の1つの外側に配置することができ、第2の開口部は、第1の壁要素の第2の側壁に面する側で偏向面に設けることができる。 A second wall element and a third wall element can be arranged adjacent to the first opening, the second wall element and the third wall element extending in the direction of the longitudinal axis, and Each has one inner wall and one outer wall extending substantially in the direction of the longitudinal axis. Each of the inner wall and the outer wall can include an angle between 20 ° and 160 ° relative to the first side wall or the second side wall of the first wall element. The first opening can be disposed between the inner wall of the second wall element and the third wall element, and the second opening is an outer wall of the second wall element or the third wall element. It can be arranged one outside and the second opening can be provided in the deflection surface on the side facing the second side wall of the first wall element.
これは、第2の壁要素及び第3の壁要素を、長手方向の軸線の方向において第1の開口部に隣接する第1の壁要素の反対側に配置することができること、また第2の壁要素及び第3の壁要素が、第1の開口部から始まり長手方向の軸線の方向に延びる通路の境界を定め得ることを意味する。第2の開口部を、壁要素の第2の側壁に面する側で偏向面に設けることができ、第2の壁要素又は第3の壁要素は、第2の開口部に隣接することができ、第1の壁要素、偏向要素、第2の壁要素及び第3の壁要素からなる第2の設置体は、第1の設置体に対して、長手方向の軸線のまわりで10°から180°までの角度だけ回転した状態で配置することができる。 This means that the second wall element and the third wall element can be arranged on the opposite side of the first wall element adjacent to the first opening in the direction of the longitudinal axis, It means that the wall element and the third wall element can delimit the passage starting from the first opening and extending in the direction of the longitudinal axis. A second opening can be provided in the deflection surface on the side facing the second side wall of the wall element, the second wall element or the third wall element can be adjacent to the second opening. The second installation body consisting of the first wall element, the deflection element, the second wall element and the third wall element is from 10 ° around the longitudinal axis relative to the first installation body It can be arranged in a state rotated by an angle of up to 180 °.
第2の設置体は、特に第1の設置体と同じ構造を有することができる。第1の設置体は、第2の設置体に対して約180°の角度回転した状態で配置することができる。 The second installation body can in particular have the same structure as the first installation body. The first installation body can be arranged in a state rotated by an angle of about 180 ° with respect to the second installation body.
混合要素のすべての設置体は、特に棒状要素によって接続することができる。棒状要素は偏向要素の外周に配置することができる。棒状要素は壁要素のそれぞれの側に設けることができるが、複数の棒状要素を設けることも可能であり、特に2つのそれぞれの棒状要素を、壁要素のそれぞれの側に設けることができる。 All installation bodies of mixing elements can be connected in particular by rod-like elements. The rod-like element can be arranged on the outer periphery of the deflection element. The rod-like elements can be provided on each side of the wall element, but it is also possible to provide a plurality of rod-like elements, in particular two respective rod-like elements can be provided on each side of the wall element.
壁要素は、偏向面に対して90から130°の角度を含むことができる。 The wall element can include an angle of 90 to 130 ° with respect to the deflection surface.
偏向面は、流体の流れを長手方向の軸線と異なる方向に偏向させるために、流動する流体の方向に少なくとも部分的に湾曲した面を有することができ、特に流れ方向及びミキサ・ハウジングの方向に段階的な曲率を設けることができる。 The deflection surface may have a surface that is at least partially curved in the direction of the flowing fluid to deflect the fluid flow in a direction different from the longitudinal axis, in particular in the flow direction and the direction of the mixer housing. A stepped curvature can be provided.
代替的な実施例によれば、偏向面は実質的に平坦にすることができる。偏向面は特に、壁要素に対して実質的に90°の角度で延びることができる。 According to an alternative embodiment, the deflection surface can be substantially flat. In particular, the deflection surface can extend at an angle of substantially 90 ° to the wall element.
第1の設置体の偏向面は特に、長手方向の軸線の方向において、第2の設置体の開口部を覆うように設計される。 The deflection surface of the first installation body is particularly designed to cover the opening of the second installation body in the direction of the longitudinal axis.
他の実施例によれば、壁要素の第1の側壁に面する側の偏向要素の面は、少なくとも部分的に、長手方向の軸線に対して60°から90°の角度に整合された横方向の平面内に位置することができる。さらに、壁要素の第2の側壁に面する側の偏向要素の面は、長手方向の軸線に対して60°から90°の角度に整合された横方向の平面内に位置することができる。 According to another embodiment, the surface of the deflecting element facing the first side wall of the wall element is at least partly aligned at an angle of 60 ° to 90 ° with respect to the longitudinal axis. It can be located in the plane of direction. Furthermore, the surface of the deflection element facing the second side wall of the wall element can lie in a lateral plane aligned at an angle of 60 ° to 90 ° with respect to the longitudinal axis.
第1の設置体の第2の壁要素及び第3の壁要素と、第2の設置体の第1の壁要素との間のそれらの接続点に、補強要素を設けることができる。この補強要素によって、第1の設置体と第2の設置体の間の移行部を、その形状安定性及び剛性の点で改善することができる。補強要素により、溶融ポリマーに対する流れ断面も接続点において増大される。補強要素は、例えば厚くした部分として又はリブとして形成することができる。 Reinforcing elements can be provided at their connection points between the second wall element and the third wall element of the first installation body and the first wall element of the second installation body. With this reinforcing element, the transition between the first installation body and the second installation body can be improved in terms of its shape stability and rigidity. The reinforcing element also increases the flow cross section for the molten polymer at the connection point. The reinforcing element can be formed, for example, as a thickened part or as a rib.
静的混合要素は、特に発泡ポリマーを含むことができる。射出の間又は射出の直後に発泡するスタティック・ミキサの製造のために、従来の射出成形プロセスに対して発砲剤を含むポリマーが用いられる。射出成形法は特に、発砲剤を含むポリマーを600バール未満、特に好ましくは500バール未満の内部工具圧力で射出成形工具内に射出するステップを含む。 The static mixing element can in particular comprise a foamed polymer. For the production of static mixers that foam during or shortly after injection, polymers containing foam are used for conventional injection molding processes. The injection molding process in particular comprises the step of injecting the polymer containing the foaming agent into the injection molding tool with an internal tool pressure of less than 600 bar, particularly preferably less than 500 bar.
スタティック・ミキサが、前述の実施例の1つによる混合要素と、混合要素を取り囲むミキサ・ハウジングとを含む。 A static mixer includes a mixing element according to one of the previous embodiments and a mixer housing surrounding the mixing element.
設置体は、ある長さ寸法及びある直径を有する。非円形の管状のミキサ・ハウジングの場合、管状のミキサ・ハウジングの断面領域が正方形であるとき、直径は縁部の長さに相当する。他の形状のミキサ・ハウジングの場合、例えば長方形又は楕円形の断面では、相当直径Daは、断面領域が円形であるという仮定、すなわち、式Da=2*(A/π)1/2(Daは相当直径を表し、Aは実際の断面積である)を用いるという仮定の下に決定される。長手方向の寸法と直径の比は少なくとも1であるが、直径として円形断面の直径又は非円形断面に対する相当直径を用いなければならない。 The installation body has a certain length dimension and a certain diameter. In the case of a non-circular tubular mixer housing, when the cross-sectional area of the tubular mixer housing is square, the diameter corresponds to the length of the edge. In the case of other shaped mixer housings, for example in a rectangular or elliptical cross section, the equivalent diameter D a is the assumption that the cross-sectional area is circular, ie the formula D a = 2 * (A / π) 1/2 (D a represents the equivalent diameter, and A is the actual cross-sectional area). The ratio of the longitudinal dimension to the diameter is at least 1, but the diameter must be the diameter of a circular section or the equivalent diameter for a non-circular section.
長さ寸法は、長手方向の軸線の方向における設置体の大きさである。長さ寸法と直径の比は特に、1より大きくすることができる。 The length dimension is the size of the installation body in the direction of the longitudinal axis. The ratio of the length dimension to the diameter can in particular be greater than 1.
複数の設置体は特に、長手方向の軸線に沿って並んで配置することができる。こうした設置体は同じ構造を有することができるか、又はEP1312409B1に示されるようなミキサの配置が得られるように、異なる構造の設置体を互いに組み合わせることができる。隣接する設置体は、この複数の設置体で構成された混合要素が一体部分として設計されるように、少なくとも棒状要素を介して互いに接続される。これは、混合要素が全体として単一の射出成形工具で製造されることを意味する。 In particular, the plurality of installation bodies can be arranged side by side along the longitudinal axis. Such installation bodies can have the same structure, or installation bodies of different structures can be combined with one another so as to obtain a mixer arrangement as shown in EP1312409B1. Adjacent installation bodies are connected to each other via at least rod-like elements so that the mixing element constituted by the plurality of installation bodies is designed as an integral part. This means that the mixing element as a whole is manufactured with a single injection molding tool.
設置体又は複数の設置体の全体が、5から500mmの間、好ましくは5から300mmの間、優先的には50から100mmの間の長手方向の寸法を有することができる。 The whole installation body or installation bodies can have a longitudinal dimension between 5 and 500 mm, preferably between 5 and 300 mm, preferentially between 50 and 100 mm.
スタティック・ミキサは、前述の実施例の1つによる混合要素と、混合要素を取り囲むミキサ・ハウジングとを含む。混合要素は、組み立てられた状態でミキサ・ハウジングの長手方向の軸線と一致する長手方向の軸線を有する。したがって設置体のそれぞれもこの長手方向の軸線を有する。長手方向の軸線は、スタティック・ミキサ内へ流れる流体の方向に整合される。流体は、混合要素の上流に配置された入口要素を介して供給される少なくとも2つの成分を含む。 The static mixer includes a mixing element according to one of the previous embodiments and a mixer housing surrounding the mixing element. The mixing element has a longitudinal axis that, when assembled, coincides with the longitudinal axis of the mixer housing. Accordingly, each of the installation bodies also has this longitudinal axis. The longitudinal axis is aligned with the direction of fluid flowing into the static mixer. The fluid includes at least two components supplied via an inlet element located upstream of the mixing element.
混合される製品の流れは、混合空間の内部で偏向要素によって偏向され、その結果、設置された混合要素によってストランドとして管状のミキサ・ハウジング内に入る成分は、スタティック・ミキサを通過する間に連続的に分割されて幅が減少した細片になり、それによって、混合が難しい成分又は高い粘性を有する成分も、このスタティック・ミキサを用いて処理することが可能になる。 The product stream to be mixed is deflected by deflection elements inside the mixing space, so that the components entering the tubular mixer housing as strands by the installed mixing elements are continuous while passing through the static mixer. Are divided into strips of reduced width so that components that are difficult to mix or have high viscosity can be processed using this static mixer.
混合される流体は、原則として2つの異なる成分を含む。ほとんどの場合、成分は液体状態又は粘性材料として存在する。これらには、例えば糊、接着剤が含まれるが、医療分野で用いられる薬剤を含む流体、又は化粧の用途及び食品のための流体も含まれる。そうしたスタティック・ミキサは特に、多成分接着剤の混合など、流動可能な成分からなる硬化する混合製品を混合するための使い捨てミキサとしても用いられる。他の好ましい使用は、歯科分野での印象材の混合におけるものである。 The fluid to be mixed in principle contains two different components. In most cases, the components are present in the liquid state or as a viscous material. These include, for example, glues, adhesives, but also fluids containing drugs used in the medical field, or fluids for cosmetic applications and foods. Such static mixers are also particularly used as disposable mixers for mixing hardened mixed products of flowable components, such as mixing multi-component adhesives. Another preferred use is in the mixing of impression materials in the dental field.
これまでに記述したスタティック・ミキサは、対応する射出成形工具が製造され次第、製造及び材料のコストが低くなるため、使い捨てミキサとして適している。さらにスタティック・ミキサは、計量及び/又は混合ユニットに用いられる。スタティック・ミキサは、分配ユニット又は分配カートリッジ、特に多成分カートリッジに取り付けることができる。特に多成分カートリッジは、分配装置、及び分配装置に結合され、前述の実施例の1つによるスタティック・ミキサを包含する管を含む実例として挙げることができる。 The static mixers described so far are suitable as disposable mixers because the production and material costs are reduced as soon as the corresponding injection molding tools are manufactured. Furthermore, static mixers are used in metering and / or mixing units. The static mixer can be attached to a dispensing unit or a dispensing cartridge, in particular a multi-component cartridge. In particular, a multi-component cartridge can be cited as an example including a dispensing device and a tube coupled to the dispensing device and including a static mixer according to one of the previous embodiments.
以下では、図面を参照して本発明について説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の第1の実施例によるスタティック・ミキサ用の混合要素100の一実施例を、図1に示す。混合要素は、管状ハウジング(図示せず)内に設置される設置体1を含む。管状ハウジングは、管状ハウジングの内部に位置する混合空間20の境界となる。混合される流体は、原則として少なくとも2つの異なる成分で構成され、混合空間20を通って流れる。ほとんどの場合、成分は液体状態又は粘性材料として存在する。これらには、例えば糊、接着剤が含まれるが、医療分野で用いられる薬剤を含む流体、又は化粧の用途及び食品のための流体も含まれる。そうしたスタティック・ミキサは特に、多成分接着剤の混合など、流動可能な成分からなる硬化する混合物を混合するための使い捨てミキサとしても用いられる。他の好ましい使用は、歯科分野での印象材の混合におけるものである。
One embodiment of a
したがって、図1による混合要素は、管状のミキサ・ハウジング内に設置するための設置体1を含み、設置体1、101は、設置体1の中へ流れる流体の方向に整合された長手方向の軸線10を有する。設置体1は、ミキサ・ハウジング(図示せず)によって周縁側に境界を定められる混合空間20内に広がることができる。理解を容易にするために、図1には立方体の混合空間が示されている。立方体の側面は、ミキサ・ハウジングの内壁となることができる。流体は、流れ断面22を形成する立方体の被覆面から、設置体101の方向に流れる。
Accordingly, the mixing element according to FIG. 1 comprises an installation body 1 for installation in a tubular mixer housing, wherein the
設置体1及び設置体101は同じ構造を有するが、設置体101は、長手方向の軸線10のまわりに180°だけ回転させる。混合空間20のように、混合空間120は、長手方向の軸線10に垂直に配置された平面121内に、設置体101を取り囲む管状のミキサ・ハウジングの流れ断面に本質的に対応する流れ断面122を有する。混合空間を2つの等しい部分に分割する少なくとも1つの対称面を有する設置体1、101の場合、長手方向の軸線はこの対称面内に配置される。混合空間は、ミキサ・ハウジング(図示せず)によって境界を定められる。この実施例では、混合要素は、長方形又は正方形の断面を有するミキサ・ハウジング内に設置すべきである。相当直径の決定に用いられるミキサ・ハウジングの内側寸法は、基準線36によって示されている。
The installation body 1 and the
設置体1は、流体の流れを、長手方向の軸線10に実質的に平行に流れる2つの部分からなる流れに分割する働きをする、少なくとも1つの第1の壁要素2を含む。壁要素2は、第1の側壁3及び第2の側壁4を有する。第1の壁要素2と平面21の交差によって、断面23がもたらされる。ここの断面23は、設置体なしの混合空間20の流れ断面22の最大1/5、好ましくは最大1/10、特に好ましくは最大1/20である。したがって流体は、壁要素2の側壁3、4の両側で流れる。流体の流れ方向は、矢印によって示されている。壁要素は、実質的に長方形の断面を有する。第1の壁要素2は、第1の幅側辺5、第2の幅側辺6、第1の縦側辺25及び第2の縦側辺35を有する。第1の幅側辺5、第2の幅側辺6、第1の縦側辺25及び第2の縦側辺35は、側壁3、4のそれぞれの周縁部を形成する。縦側辺25、36は、実質的に長手方向の軸線10の方向に延び、第1の幅側辺5及び第2の幅側辺6は、長手方向の軸線の方向に対して横に延びる。第1の壁要素2は、混合空間を2つの部分に分割する。壁要素2は、流体の流れを2つの部分に分ける棒状要素の機能を有し、それらの偏向は、第1の幅側辺5の縁部での偏向を除いて無視できる。壁要素2の壁厚7は通常、全長が最大100mmの混合要素に対して1mm未満である。
The installation body 1 includes at least one
一部の流れを長手方向の軸線と異なる方向に偏向するのに役立つ偏向要素11は、第1の壁要素2に隣接する。偏向要素は、壁要素2の両側に、壁要素に対して横方向に延びる偏向面を有する。偏向面内の壁要素2の第1の側壁3に面する側に、第1の開口部12が設けられる。
Adjacent to the
図1による実施例では、第1の壁要素2と、第2の壁要素8又は第3の壁要素9との間の交差角は、それぞれ90°である。図1によれば、第1の壁要素2は、偏向要素11を介して第2の壁要素8及び第3の壁要素9に結合される。偏向要素11は、好ましくは平面21に平行に位置合わせされた平面内に配設されるか、又はその平面に対してある傾斜角で配置され、傾斜角は60°以下、好ましくは45°以下、特に好ましくは30°以下である。偏向要素11の面と平面21の間の傾斜角が小さいほど、必要な構造長は短くなる。すなわち換言すると、偏向要素11の面は実質的に、長手方向の軸線10に対して45°から90°まで、好ましくは60°から90°まで、特に好ましくは75°から90°までの角度で位置合わせされた横方向の平面内に配設される。
In the embodiment according to FIG. 1, the crossing angles between the
偏向要素11に隣接する壁要素8、9は、第1の開口部12から始まり長手方向の軸線10の方向に延びる通路の境界を定める。「偏向要素に隣接する」という表現は、第2の壁要素8及び第3の壁要素9が、長手方向の軸線の方向において第1の壁要素2の向かい側に配置されること、すなわち流れの方向において第1の壁要素2の下流に配置されることを意味する。
The
偏向面内の壁要素2の第2の側壁4に面する側に、第2の開口部が設けられ、第2の壁要素8又は第3の壁要素9は、第2の開口部に隣接する。第2の壁要素8及び第3の壁要素9は、やはり第1の開口部12から始まる同じ通路の境界を定める。
A second opening is provided on the side of the
したがって、第2の壁要素8及び第3の壁要素9は、第1の開口部12に隣接して配置される。第2の壁要素8及び第3の壁要素9は、長手方向の軸線10の方向に延び、それぞれが実質的に長手方向の軸線10の方向に延びる内壁81、91及び外壁82、92を有する。第2の壁要素9は、内壁81及び外壁82を有する。第3の壁要素は、内壁91及び外壁92を有する。この実施例では、内壁81、91及び外壁82、92は、長手方向の軸線の方向、すなわち図面の方向の縦方向に延びる。内壁81、91及び外壁82、92のそれぞれが、第1の壁要素2の第1の側壁3又は第2の側壁4に対して、20°から160°の間の角度を含むことができる。第1の開口部12は、第2の壁要素8及び第3の壁要素9の内壁81、91の間に配置される。第2の開口部13及び任意選択の第3の開口部14は、第2の壁要素8又は第3の壁要素9の外壁82、92の1つの外側に配置される。第2の開口部13及び第3の開口部14は、偏向面内の第1の壁要素2の第2の側壁4に面する側に設けられる。各壁要素の内壁は特に、その外壁に平行にすることができる。さらに、第2の壁要素及び第3の壁要素は、それぞれ互いに平行な内壁81、91及び外壁82、92を有することができる。
Accordingly, the second wall element 8 and the
第2の設置体101の第1の壁要素102は、第2の壁要素8及び第3の壁要素9に隣接する。第2の設置体101は、混合要素の長手方向の軸線10の方向に延び、第1の側壁103、及び第1の側壁103の向かい側に配置された第2の側壁104を有する第1の壁要素102を有する。第1の側壁103及び第2の側壁104は、実質的に長手方向の軸線10に平行に配置される。
The
第1の壁要素102に隣接して、偏向要素111が配置される。偏向要素111は、その両側に壁要素102に対して横方向に延びる偏向面を有する。偏向面内の壁要素102の第2の側壁104に面する側に、第1の開口部112が設けられる。長手方向の軸線10の方向において、第1の開口部112に隣接する第1の壁要素102の向かい側に、第2の壁要素108及び第3の壁要素109が配設される。すなわち、第2の壁要素108及び第3の壁要素109は、第1の壁要素102の下流に位置する。第2の壁要素108及び第3の壁要素109は、第1の開口部112から始まり長手方向の軸線10の方向に延びる通路の境界を定める。偏向面内の壁要素102の第1の側壁103に面する側に、第2の開口部113、114が設けられる。第2の壁要素108又は第3の壁要素109は、第2の開口部113、114に隣接する。
A
第2の壁要素108及び第3の壁要素109は、第1の開口部112に隣接して配置される。第2の壁要素108及び第3の壁要素109は、混合要素の長手方向の軸線10の方向に延びる。第2の壁要素は内壁181及び外壁182を有し、第3の壁要素は内壁191及び外壁192を有する。外壁182、192及び内壁181、191は、実質的に混合要素の長手方向の軸線10の方向に延びる。この実施例において、それらはそれぞれ互いに平行である。内壁181、191及び外壁182、192のそれぞれが、第1の壁要素102の第1の側壁103又は第2の側壁104に対して、20°から160°の間、この場合には90°の角度を含む。第1の開口部112は、第2の壁要素108及び第3の壁要素109の内壁181、191の間に配置され、少なくとも1つの第2の開口部113、114が、第2の壁要素108又は第3の壁要素109の外壁182、192の1つの外側に配置される。第2の開口部113及び/又は第3の開口部114は、偏向面内の第1の壁要素102の第2の側壁104に面する側に設けられる。
The second wall element 108 and the third wall element 109 are disposed adjacent to the
第1の壁要素102、偏向要素111、第2の壁要素108及び第3の壁要素109を含む第2の設置体101は、第1の設置体1に対して、長手方向の軸線10のまわりで10°から180°まで、特定の実例では180°の角度だけ回転した状態で配置される。
The
第1の設置体1及び第2の設置体101は同じ構造を有し、すなわちそれらは、それぞれ互いから同じ角度及び間隔に配置された、同じ壁要素及び同じ偏向要素を含む。
The first installation body 1 and the
第1の設置体1及び第2の設置体101は、複数の共通の棒状要素15、16、17、18を介して互いに接続される。
The first installation body 1 and the
図2は、本発明の第2の実施例による混合要素の断面の一実施例を示している。混合要素の構造は、図1による混合要素と実質的に異なるものではなく、したがって、同じ部分には図1と同じ参照番号を用いている。以下では、やはり図1による実施例との違いについてのみ考察すべきである。混合要素の第1の設置体1及び第2の設置体101が示されている。設置体は、円形又は楕円形の断面を有するミキサ・ハウジング内に設置するためのものである。ミキサ・ハウジング(図示せず)の内壁の断面の範囲は、一点鎖線によって表される。ミキサ・ハウジングの直径は、基準線36によって示されている。
FIG. 2 shows an example of a cross section of a mixing element according to a second embodiment of the invention. The structure of the mixing element is not substantially different from the mixing element according to FIG. 1, and therefore the same reference numerals as in FIG. 1 are used for the same parts. In the following, only the differences from the embodiment according to FIG. 1 should be considered. A first installation body 1 and a
図3は、本発明による混合要素の第1の実施例の概観を示している。混合要素は、図2に示す設置体を含む。さらに混合要素は、混合される成分のための供給路を含む入口要素を含む。2つの成分の混合比は1:1に等しくすることができるが、異なってもよく、すなわち1:1に等しくなくてもよい。図3には、11個の設置体が示されている。すべての設置体が棒状要素15、16、17、18によって互いに接続されている。
FIG. 3 shows an overview of a first embodiment of a mixing element according to the invention. The mixing element includes the installation body shown in FIG. In addition, the mixing element includes an inlet element that includes a supply path for the components to be mixed. The mixing ratio of the two components can be equal to 1: 1 but can be different, i.e. not equal to 1: 1. FIG. 3 shows eleven installation bodies. All the installation bodies are connected to each other by rod-
図4は、図2の設置体1を通る断面を示している。第1の壁要素2及び棒状要素15、16、17、18が断面図で示されている。図4による断面には、偏向要素11が見られる。偏向要素11は、図4では第1の壁要素2の左側、すなわち、第1の壁要素2の第1の側壁3の側に配置された第1の開口部12を含む。第2の開口部13及び第3の開口部14は、向かい側、すなわち第2の側壁4に配置される。第1の開口部12は、第2の開口部13及び第3の開口部14に対してオフセットされた状態で配置される。第2の開口部と第3の開口部の間には、偏向要素の部分要素26が配置される。部分要素26に衝突する流体は、第2の開口部13及び第3の開口部14の方向に偏向される。周縁側において、第2の開口部13及び第3の開口部14は、ミキサ・ハウジング210によって境界を定められる。
FIG. 4 shows a cross section through the installation body 1 of FIG. The
図5は、設置体1の第2の壁要素8及び第3の壁要素9を通る断面を示している。見ている方向は流れの方向であり、したがって、設置体101の第1の壁要素102が見える。偏向要素111は、設置体101の第1の壁要素102に隣接する。偏向要素111は、第2の側壁104の側に配置された第1の開口部112を含む。第2の開口部113及び第3の開口部114は、第1の側壁103の側に配置される。第2の開口部113及び第3の開口部114は、第1の開口部112に対してオフセットされた状態で配置される。第1の開口部112、第2の開口部113及び第3の開口部114の配置は、開口部のそれぞれの向かい側に部分要素がそれぞれ配置されるように、すなわち、第1の開口部112の向かい側には第1の部分要素126、第2の開口部113の向かい側には第2の部分要素127、第3の開口部の向かい側には、第3の部分要素128が配置されるようになっている。
FIG. 5 shows a section through the second wall element 8 and the
図6は、スタティック・ミキサの入口部分及び図3による混合要素を通る断面を示している。スタティック・ミキサは、混合要素及び入口要素を内部に受け入れるミキサ・ハウジング210を含む。ミキサ・ハウジングは、カートリッジへの接続に役立つ接続要素220内に受け入れられる。
FIG. 6 shows a cross section through the static mixer inlet section and the mixing element according to FIG. The static mixer includes a
棒状要素15、16、17、18は、互いに接続された混合要素のすべての設置体を保持する。棒状要素のそれぞれが、スタティック・ミキサの曲げ剛性を高める。さらに棒状要素によって、特に少なくとも2つの混合要素が第1の壁要素の反対側に配置されるとき、ミキサの動作時に混合要素の破損が起こるのを防止することができる。さらに棒状要素によって、射出成形プロセスでの設置体の製造中、溶融ポリマーが、第1の設置体1から下流に配置される第1及びすべての他の設置体101へ流れ得ることが保証される。すなわち、棒状要素がない場合、壁要素8又は9から下流に配設される壁要素102への移行部は、共通の断面及びその任意の補強材のみからなる。すなわちこの場合、断面は、壁厚7に相当する辺長を有する2つの正方形からなる。下流に配設される設置体に対する溶融ポリマーすべてが、こうした制限点を通過しなければならなくなり、それによって工具内に局所的な圧力ピークが生じることになる。さらに、使用時に管状ハウジングの近くに位置するようになる壁要素の領域で、溶融ポリマーの滞留時間が長くなり、その結果、溶融ポリマーのばらつき、またある状況下では物理的特性の劣化及び不均質が生じ、したがって、そうした混合要素は、発砲剤を含む溶融物を使用して発泡構造体を生成することによってのみ、従来技術で製造することが可能である。
The rod-
このため、本発明によれば、製造プロセスにおいて、1つの設置体から隣接する設置体のそれぞれまで溶融ポリマーを送るための棒状要素が設けられる。 For this reason, according to the present invention, in the manufacturing process, rod-shaped elements are provided for sending the molten polymer from one installation body to each of the adjacent installation bodies.
スタティック・ミキサは通常、比較的複雑な形状でも射出成形プロセスで実現可能であることにより、プラスチックから製造される。特に複数の設置体を含むスタティック・ミキサの場合、設置体1、101の全体はある長さ寸法24を有し、断面領域23、123のそれぞれは、ある壁厚7を有する。長さ寸法24と壁厚7の比は、少なくとも40、好ましくは少なくとも50、特に好ましくは少なくとも75である。少ない流量のフィラー材料に対するスタティック・ミキサの好ましい使用では、壁厚7は3mm未満、好ましくは2mm未満、特に好ましくは1.5mm未満である。設置体1、101の全体は、5から500mmの間、好ましくは5から300mmの間、好ましくは50から100mmの間の長手方向の寸法24を有する。
Static mixers are usually manufactured from plastic, because even relatively complex shapes can be realized in an injection molding process. In particular, in the case of a static mixer including a plurality of installation bodies, the
1 第1の設置体
2 第1の壁要素
3 第1の側壁
4 第2の側壁
5 第1の幅側辺
6 第2の幅側辺
7 壁厚
8 第2の壁要素
9 第3の壁要素
10 長手方向の軸線
11 偏向要素
12 第1の開口部
13 第2の開口部
14 第3の開口部
15、16、17、18 棒状要素
20 混合空間
21 平面
22 流れ断面
23 断面
25 第1の縦側辺
26 部分要素
35 第2の縦側辺
36 基準線
81 内壁
82 外壁
91 内壁
92 外壁
100 混合要素
101 第2の設置体
210 ミキサ・ハウジング
220 接続要素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (14)
5つより多い設置体が、共通の棒状要素(15、16、17、18)を介して互いに接続されていること、
前記混合要素のすべての設置体が、前記棒状要素(15、16、17、18)によって接続されていること、及び
前記棒状要素(15、16、17、18)が、接続された前記設置体の複数の偏向要素(11、111)の外周に配置されること
を特徴とする混合要素。 A mixing element for a static mixer for installation in a tubular mixer housing, the mixing element having a longitudinal axis (10), and a plurality of installation bodies (1, 101) in said longitudinal direction The first installation body (1) has a first wall element (2) which is arranged along the axis (10) of the first wall element 10 and extends in the direction of the longitudinal axis. (2) has a first side wall (3) and a second side wall (4) arranged on the opposite side of the first side wall (3), the first wall element (2) A deflection element (11) is arranged adjacent to the first wall element (2) with a deflection surface extending laterally with respect to the first wall element (2). A first opening (12) on both sides, provided on the deflection surface on the side facing the first side wall (3) of the first wall element (2); A second wall element (8) and a third wall element (9) are arranged adjacent to the first opening (12), and the second wall element (8) and the third wall are arranged. An element (9) extends in the direction of the longitudinal axis (10) and each extends substantially in the direction of the longitudinal axis (10) an inner wall (81, 91) and an outer wall (82, 92). ), And each of the inner wall (81, 91) and the outer wall (82, 92) is the first side wall (3) or the second side wall (4) of the first wall element (2). With respect to the inner wall (81) of the second wall element (8) and the third wall element (9). 91) and a second opening (13, 14) is provided on the outer wall (8) of the second wall element (8) or the third wall element (9). 2, 92), the deflection of the second opening (13, 14) on the side facing the second side wall (4) of the first wall element (2). A mixing element provided on the surface, wherein the first wall element (102) of the second installation body (101) is adjacent to the second wall element (8) and the third wall element (9) In
More than five installation bodies are connected to each other via a common bar-like element (15, 16, 17, 18) ;
All installation bodies of the mixing elements are connected by the rod-like elements (15, 16, 17, 18); and
The mixing element characterized in that the rod-like elements (15, 16, 17, 18) are arranged on the outer periphery of a plurality of deflection elements (11, 111) of the connected installation body .
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